问题引领，促进学习进阶

张玉荣

摘要：《综合问题分析》一课教学，基于“分析题中涉及的化学反应→考查学生考虑化学反应是否全面，引出新问题→溶液中有多种氧化性微粒时，要根据氧化性的强弱来决定反应的先后顺序→滤渣成分的分析→样品中CuO质量的确定→综合应用题给信息和前面分析出的结论，求出标准状况下气体V的数值”的思路，运用问题引领的方式不断促进学生学习进阶。在此过程中，还落实了化学学科大概念，引领了学生思维的升级，培育了学生的证据推理素养，促进了学生思维模型的建构。

关键词：高中化学；综合问题；学习进阶；《综合问题分析》

所谓“因材施教”，指针对学习的人的能力、性格、志趣等具体情况施行不同的教育。笔者以为，这个“材”还可以指教学内容，即针对不同的教学内容采用不同的教学方法，如新知教学宜采用“情境教学法”，复习教学可采用“思维导图法”等。而综合问题的教学，我们常采用“问题引领”的方法。“问题引领”是指，在教学中围绕某个知识点、主题或问题从基础知识引入，在问题的引发下使学生思维开启、升级、融合，促进学生学习进阶。以下通过《综合问题分析》一课的教学来具体说明。

一、教学背景与分析

在学生学习了铁、铜及其化合物的基本知识之后，笔者开设了《综合问题分析》这节课。此阶段，学生已经完成了高中化学（苏教版）必修第一册和必修第二册中元素及其化合物、氧化还原反应、离子反应、物质的量、元素周期表和元素周期律等基本知识的学习。本节课的综合问题如下：

已知部分被氧化的Fe、Cu合金样品（氧化产物为Fe2O3、CuO）共5.76 g，经图1所示的流程处理：

下列说法正确的是（）

A.滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H+

B.样品中CuO的质量为4.0 g

C.样品中Fe元素的质量为2.24 g

D.V=896

需要说明的是，该题除了选择题的形式，还会以如下填空题的形式出现：

滤液中的阳离子有__________________________，样品中Fe元素的质量分数为__________________________，滤渣3.2 g的成分是__________________________，样品中Cu元素的质量是__________________________，V=__________________________。

教学中，无论是选择题还是填空题（以及可能的问答题），教师都需要将题中涉及的知识、思维、技能等给学生交代清楚。在这个过程中，不同的教师可能有不同的教学方法。而笔者认为，对学生能力的培养应遵循由低到高、由浅入深、循序渐进的过程，必要时可以将题目中的问题重新梳理，然后按由低级（简单）向高级（困难）排列，引领学生学习进阶。由此，得到此题的教学思路：分析题中涉及的化学反应→考查学生考虑化学反应是否全面，引出新问题→溶液中有多种氧化性微粒时，要根据氧化性的强弱来决定反应的先后顺序→滤渣成分的分析→样品中CuO质量的确定→综合应用题给信息和前面分析出的结论，求出标准状况下气体V的数值。

二、教学过程与说明

（一）化学符号表征的应用

【片段1】

师流程图中加足量稀硫酸的目的是什么？

生充分溶解合金中能溶于稀硫酸的物质。

师请写出相应的化学方程式。

生Fe+H2SO4FeSO4+ H2↑，Fe2O3+3H2SO4Fe2（SO4）3+3H2O，CuO+H2SO4CuSO4+H2O。

师这样写有问题吗？

生我觉得有问题。

师问题在哪里？

生因为Fe与Fe2（SO4）3、 CuSO4溶液也能反应。

师那怎么处理这些问题？

生Fe+Fe2（SO4）33FeSO4，Fe+CuSO4FeSO4+Cu。

［说明：合金中有Fe、Cu、Fe2O3、CuO，一方面考查学生稀硫酸不能溶解铜的基本知识，另一方面要求学生用化学用语表示反应的化学方程式，目的在于巩固化学学科基本知识和化学用语的表征应用。针对学生的错误生成进行追问，促使学生积极地思考：是否存在问题？在思考中，学生会不断地回忆已学知识进行分析判断。］

（二）氧化还原反应知识的应用

【片段2】

师Fe与Fe2（SO4）3、 CuSO4、H2SO4溶液反应时，有先后顺序吗？

（学生讨论。）

生有先后顺序，因为氧化能力Fe3+>Cu2+>H+，所以反应顺序是：（1）Fe+Fe2（SO4）33FeSO4；（2）Fe+CuSO4FeSO4+Cu；（3）Fe+H2SO4FeSO4+H2↑。

（教师给予鼓励。）

师题中滤液A的成分如何分析？

生滤液A的主要成分为H2SO4和FeSO4。

师为什么没有Fe3+？

生根据题中信息“不含Cu2+”和“氧化能力Fe3+>Cu2+>H+”，可以得出。

师能否从题中“标准状况下V mL气体”的信息得出？

生可以。有气体放出，说明Fe和H+发生了反应，H+参加反应，则Cu2+和Fe3+就必然完全反应。

［说明：一石激起千层浪，学生的思维开始激烈冲突，并在讨论中不断展开：反应顺序的依据是什么？氧化还原反应的基本知识中有哪些可以判断？Fe3+、Cu2+、H+的氧化性强弱如何？……这样，就抓住题中涉及的“氧化还原反应”这一大概念展开，不断地落实氧化还原反应基本知识的应用：氧化还原反应方程式的书写、氧化还原反应中得失电子总数守恒和微粒氧化能力或还原能力强弱比较的应用等。为什么先让学生推断滤液成分，再追問“标准状况下V mL气体”的信息利用？从学生的认知和思维视角，滤液成分的推理判断认知层次较低，学生能够综合前面已获得的信息和题中信息得到结论，符合学生的认知原理，也符合有梯度地引领学习进阶的教育规律。］

（三）整体思维的建立

【片段3】

师如何判断题中“滤渣3.2 g”的成分？

生滤渣成分是Cu。因为滤液中不含Cu2+，则Cu元素全部被置换出。

师合金中CuO的质量为4.0 g吗？

生滤渣3.2 g是Cu元素的总质量，其中一部分来自合金中的Cu单质，另一部分来自合金中的CuO，当Cu元素全部由CuO提供时，CuO的质量才是4.0 g。

师滤液加足量的NaOH溶液过滤，对滤渣充分灼烧得到固体3.2 g，这3.2 g固体的成分是什么？

生固体成分是Fe2O3。

师理由？

生滤液成分是H2SO4和FeSO4，加足量的NaOH溶液，中和H2SO4，又将FeSO4完全转化为Fe（OH）2沉淀，充分灼烧后Fe（OH）2被氧化为Fe（OH）3，Fe（OH）3分解生成固体Fe2O3。

［说明：有了上述思维过程，解决滤渣成分的问题就变得比较简单了。“合金中CuO的质量为4.0 g吗？”这一追问，一是助推学生充分应用题目信息，二是帮助学生完善此题的整体性思考。学生的思维能够跟随含Fe元素物质的转化拾级而上，顺利解决问题。这样的教学处理，能够引领学生的认知和思维往深处走，培养学生的综合分析能力和证据推理能力。这里需要提醒学生注意的是：题中“充分灼烧”的隐含条件是“在空气中充分加热”。］

（四）化学原理和规律的应用

【片段4】

师合金样品中Fe元素的质量为多少？Fe元素的质量分数又是多少？

（学生计算。）

生固体Fe2O3中Fe元素的质量为样品中Fe元素的质量，m（Fe元素）=112160×3.2=2.24（g）；Fe元素的质量百分数=2.245.76×100%≈38.9%。

师这里运用了化学计算或分析问题时常用的什么原理？

生元素守恒原理（质量守恒原理）。

［说明：元素守恒原理（质量守恒原理）是化学学科中用来分析元素转化过程不可脱离的主线，无论定性分析，还是定量分析，都非常适用。这里，通过问题引领学生总结归纳规律。可以说，这是一项重要的化学学科关键能力。学生只有会总结归纳规律，才能够运用规律分析化学问题，运用化学思维方法解决问题。］

（五）综合信息应用及守恒原理应用

【片段5】

师求标准状况下V mL气体的V值。可以小组讨论。提示：参加反应的硫酸最终生成的产物有哪些？这些产物中，哪些可以从前面解决的问题中求出？综合考虑前面的问题分析，我们还可以求出哪些与硫酸反应的产物？

（学生小组讨论。）

生5.76 g样品中共有三种元素，其中Fe元素的质量是2.24 g，Cu元素的质量是3.2 g，则O元素的质量为032 g、物质的量为0.02 mol。参加反应的稀硫酸最终的产物是FeSO4、H2、H2O，根据化学方程式可得出n（FeSO4）=n（H2）+n（H2O），而n（H2O）=n（样品中的O元素）=0.02 mol，n（FeSO4）=n（Fe元素）=2.24 g56 g/mol=0.04 mol，所以n（H2）=0.04 mol-0.02 mol=0.02 mol，则V=0.02 mol×22.4 L/mol=448 mL。

［说明：这是题目中难度最大的一个小问，解决它需要：（1）运用前面已解决问题的结果；（2）用整体性思维求样品中O元素的物质的量；（3）综合题中涉及的化学方程式，总结出参加反应的硫酸最终的产物是FeSO4、H2、H2O三种；（4）分析出产物中生成的H2O的物质的量与样品中O 元素物质的量相等；（5）分析出三种产物之间的物质的量关系，即n（FeSO4）=n（H2）+n（H2O）。因此，在教学中教师做了适度的提示，要求学生从参加反应的硫酸最终的产物分析入手，在这一思维主线的牵引下，充分利用前面得出的信息，综合分析解决问题。以上五个方面中的后四个方面，都要运用元素守恒原理来思考，而教师也在上一阶段就做了铺垫。］

（六）问题拓展

师如果题中滤液A后面的括号内的内容不提供，即题中没有“不含Cu2+”的信息，你可以从哪些依据中分析出滤液A中不含Cu2+？如果题中不提供此信息，你在解题时是否要进行判断？

……

［说明：当学生的思维进阶到顶峰状态时，提出拓展问题，对此时的学生来讲已经没什么难度了。但是，如果我们在对一类问题分析后，不进一步地回顾反思，则很可能会前功尽弃。同时，引领学生改变题目条件，进行变式思考，这是“问题引领”教学的最高境界——学生掌握问题本质，发散思考，“自己给自己出题”。］

三、教学反思

（一）落实了化学学科大概念

学生的学科能力必须以学科知识经验为中心而实现。那么，什么样的学科知识最能转化为学科能力？余文森指出，学科大概念是指反映学科本质及其特殊性的构成学科框架的概念；学科大概念是学科知识的精华所在，是有价值的知识，是最能转化为素养的知识。上述教学中，元素及其化合物、氧化还原反应、物质的量等的应用就落实了中学化学中部分的大概念。

（二）引领了学生思维的升级

具有化学学科特质的思维分析能力是化学学科关键能力中的重要组成部分。如何让学生通过化学知识的学习形成化学思维，是化学教师需要不断思考研究的课题。“问题引领”教学方法最大的特质就是让学生在问题引发下运用化学基本知识，不断升级思维，发展思維分析能力。上述教学中的一系列问题引领，无不是在逐渐挖掘题目中隐含的信息，引领学生综合应用知识。在问题升级的同时，学生思维的深度和广度也不断加大，逐步升级。

（三）培育了学生的证据推理素养

化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。学科中涉及的基本理论、基本原理、大概念和核心观念等都是以实验为基础，通过科学论证、推理、总结得出的。因此，高中化学教学的目标之一就是引导学生学会、掌握并运用科学、严密的证据推理，不断认识和揭示从元素到生命的奥秘。上述教学中，教师引导学生充分利用基础知识收集证据、综合证据、充分利用证据。图2所示即为上述教学中“气体体积V的求解”的推理思维过程。这样的证据推理，不仅是严密的，更是科学的，既培育了学生的证据推理素养，也能促进学生养成科学、严密的思维观念。

（四）促进了学生思维模型的建构

化学教学，一方面要让学生认识已有的物质结构模型、化学反应理論模型等，建构相应的认知模型并运用模型解释化学现象；另一方面还要让学生掌握抓取要素进行分析，以建构相应的模型，揭示现象的本质和规律，改进和优化模型。很明显，后者要求学生在认知模型的基础上，通过分析、归纳、整理、创新等，建构能够揭示化学现象的本质和规律的思维模型。上述教学中，教师通过对氧化还原反应大概念的深度教学，引导学生建构“氧化还原反应思维模型”，用于处理涉及氧化还原反应本质和规律的问题；通过化学反应中元素守恒原理的深度应用，引导学生构建“元素守恒原理应用思维模型”，抓住化学反应中的元素守恒，关注反应过程中元素始、终态的存在形式，横跨或略去中间过程中复杂问题的干扰，直接列式解决问题。这些思维模型的构建，将“复杂问题简单化”，提高了教学效率和学习效率。同时，学生建构了这些思维模型，必然会大大增强分析、解决化学问题的能力。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］ 教育部考试中心.中国高考评价体系［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［3］ 单旭峰.基于高考评价体系的化学科考试内容改革实施路径［J］.中国考试，2019（12）.

［4］ 周玉芝.化学学科关键能力培养：教师教学的视角［J］.课程·教材·教法，2019（11）.

［5］ 林崇德.论学科能力的建构［J］.北京师范大学学报（社会科学版），1997（1）.

［6］ 余文森.核心素养导向的课堂教学［M］.上海：上海教育出版社，2017.